Дезинфекция сточных вод

Бактерицидное действие хлора на содержимое сточных вод тем эффективнее, чем длительнее время контакта. Оптимальной продолжительностью являются 30 минут. Для её обеспечения чаще всего используются сооружения, называемые контактными резервуарами. В длительности контакта учитывается всё то время, в котором хлорная вода находится в сточной. Таким образом, сюда входят продолжительности протекания стоков от смесителя до контактного резервуара, нахождения в нём и протекания от него до точки выпуска в водоём.

Роль такого сооружения после капельного биофильтра может исполнять вторичный отстойник. Контактный резервуар как самостоятельное сооружение устраивается вслед за механической очисткой, аэротенком и высоконагружаемым биофильтром (аэрофильтром) с рециркуляцией. В этом случае в его качестве используется отстойник обычного типа.

Если сточные воды на дистанции её транспортирования пребывают в смеси с хлором с эффективным перемешиванием не менее получаса, то без контактных резервуаров можно и обойтись.

В контактном резервуаре хлор вызывает также коагуляцию веществ в стоках. Коагуляты оседают в нём. На объём осадка влияет глубина очистки канализационных стоков и количество использованного реагента. Для расчёта резервуара при применении для дезинфекции хлора сжиженного исходят из следующих суточных нормативов осадка на 1 человека (в литрах) после очистки:

• механической – 0,08;
• посредством биофильтра – 0,05;
• полной биологической в аэротенке – 0,03.

В случае применения хлорной извести приведённые величины увеличиваются в 2 раза. Принятый уровень влажности осадка во всех случаях равен 96 %. Обезвоживать можно осадок и не прошедший предварительного сбраживания.

В смесителях происходит взаимодействие воды хлорной со сточными. Смешивание можно проводить при помощи фильтроса, дырчатой трубы и ершового смесителя.

Первые два приспособления способствуют процессу перемешивания среды пропусканием воздушных пузырьков через неё. Для работы фильтросов и дырчатых труб требуются дополнительно пневматические компрессоры.

Небольшие очистные станции оборудуются в этих целях так называемым ершом-смесителем. Конструктивно он чрезвычайно прост и является железобетонным лотком с 4-5 вертикальными перегородками. Принцип действия состоит в организации турбулентностей в потоке, способствующих движению отдельных его участков с различными скоростями и, соответственно, перемешиванию их содержимого.

Изготовление хлорной извести происходит в заводских условиях. Известь берётся гашёная сухая, так называемая пушонка. Для её обработки используется хлор газообразный.

В товарном продукте активный хлор составляет не меньше 32-36%. Ёмкость деревянных бочек, в которых его обычно отгружает производитель, составляет 50, 100 и 175 л. Для хлорирования сточных вод используется водный раствор хлорной извести с содержанием активного хлора не более 2-3%.

Раствор приготавливается обычно в хлораторных установках, оборудованных обыкновенно следующими основными компонентами:

• баками затворными и растворными (называемыми также рабочими);
• бачком дозирующим.

В бак затворный загружают товарную хлорную известь для приготовления её 10-15-процентного раствора. Перемешивается раствор при помощи механических мешалок из дерева. Далее его крепость снижается в растворных, или рабочих, баках до 2-3% содержания активного хлора. Разбавителем является чистая водопроводная вода. После этого жидкость передаётся в бачок для дозированного снабжения хлорной водой смесителя. Поступление воды в него автоматически регулирует шаровый кран. Установка величины дозы определяется степенью его открытия на трубе, отводящей жидкость из бачка.

Хлораторная для производства до 1 кг хлора в час обеспечивается круглыми в плане растворными баками из дерева с цементным покрытием изнутри. Максимальный их диаметр – 1,25 м. Они способны обеспечить и бо́льшие объёмы при увеличении частоты затворений. Если требуется производительность гораздо выше, то необходимо использовать более прочный материал – железобетон. Рабочие баки по объёму должны быть больше затворных примерно в 3 раза. При расчёте полезного объёма баков нужно заложить 15% запаса на осадок, который образуется при растворении извести.

Бачок дозирующий высотой 50 см в плане имеет форму овала длиной 50 и шириной 40 см.

Возможность истечения хлора в помещение предотвращается плотно закрывающимися крышками у баков и антикоррозионными свойствами материалов трубопроводов и арматуры.

При условиях нормальных (давление – 1 атм и температура – +20˚С) хлор является газом. Он характеризуется жёлто-зеленым цветом и резким запахом. Весит он в 2,45 раза больше воздуха. При вдыхании приводит к удушью, и в больших количествах может привести к смерти.

При обычных условиях хлор растворяется в воде в соотношении 2,5 к 1 по объёмам. Раствор называется хлорной водой. Для получения сжиженного хлора из газообразного применяются 2 способа:

• охлаждение до температуры -34°С при постоянном давлении в 1 атм;
• при постоянной температуре 15-20°С сжатие до давления 5-7 атм.

Для транспортировки жидкого хлора обычно используются стальные баллоны ёмкостью 25 л, а для больших партий – бочки или цистерны. Рабочее давление баллонов – 30 ати, бочек – 15 ати. Сжиженный хлор в баллоне создаёт давление, зависящее по величине от температуры снаружи (к примеру, при +18°С оно составляет 5 ати).

Хлораторная

Типовое здание хлораторной, производящей в час до 5 кг хлора, составляют:

• отделение газодозаторное;
• комната дежурного;
• входной тамбур;
• вентиляционная камера.

В газодозаторном отделении находятся по паре хлораторов (дозаторов хлора), весов при баллонах с хлором, промежуточных баллонов и 1 стойка на 10 баллонов. Один комплект оборудования является рабочим, другой – резервным. В отделении обязательно имеется запасной выход. В тамбуре должен храниться вспомогательный материал: индивидуальные средства защиты (противогазы, спецодежда), готовый раствор гипосульфита, чистые тряпки. Возле входа и запасного выхода газодозаторного отделения должно быть по два огнетушителя с химическим тушащим веществом.

В отделении необходимо обеспечивать 12-кратный воздухообмен. Поскольку хлор тяжелее воздуха, вытяжные отверстия для последнего у приточно-вытяжной вентиляции следует располагать у пола помещения. Вентиляцию хлораторной нужно включать за 5-10 минут до появления в ней обслуживающего персонала. Во время пребывания людей вентиляцию выключать нельзя.

Отапливать помещения хлораторной можно водяным и электрическим способами.

Оборудование

Хлоратор

Дозировать хлор-газ и готовить хлорную воду можно в установках различных конструкций. Широкое применение имеют хлораторы вакуумные. Вакуум исключает возможность выхода хлора из установки в помещение.

Хлоратор ЛОНИИ-100

Основные детали установки:

• фильтр;
• 2 манометра;
• редукционный клапан;
• регулирующий кран;
• ротаметр (газовый измеритель);
• смеситель;
• эжектор;
• дозировочный бачок.

Все они, кроме эжектора, установлены на одной панели. Ротаметры, в зависимости от своего типа, позволяют регулировать производительность хлоратора в диапазонах: 0,4-2 кг/час, 1-8 кг/час и 2-12 кг/час. Аналогом серии являются хлораторы АХВ-1000.

Принцип действия

Для работы эжекторной схемы нужно создавать поток воды под давлением не ниже 30-40 мм водян. ст. На 1 кг сжиженного хлора требуется примерно пол-литра воды. Для этого необходима насосная станция водоснабжения с соответствующими рабочими параметрами.

Баллоны на весах снабжены сифонными трубками. По ним жидкий хлор поступает в хлорпровод, а далее он должен попасть в дозатор. Но так как дозатор работает только с газообразным хлором, то необходимо устройство для превращения жидкости в газ. Таким устройством является промежуточный баллон. В его качестве возможно использование баллона обычного хлорного или кислородного.

На нём установлено два вентиля: впускной для жидкого хлора, выпускной – для газообразного. В промежуточном баллоне происходит не только испарение жидкого хлора, но и оседание загрязняющих частиц, которые могут в жидкости оказаться. В хлоратор газ попадает под давлением от 5 до 7 ати (текущая величина зависит от температуры в помещении). Редукционный клапан снижает давление до 0,2 ати.

Расход хлора (в кг/час), подаваемого в смеситель, измеряется ротаметром. Указывается величина поплавком внутри стеклянной трубки. За измерителем находится смеситель.

Смеситель представляет собой стеклянный цилиндр со стеклянными же трубками внутри.

Хлор-газ из верхней полости, куда он поступает из измерителя, вместе с водой по стеклянной трубке засасывается в эжектор. Вода находится в нижней части смесителя и подаётся дозировочным бачком с шаровым краном.

На пути по трубке и эжектору происходит в результате хорошего перемешивания газа с водой образуется хлорная вода. Далее она по шлангу подаётся на вход объёма, где должна вливаться в сточные воды. Шланг следует применять изготовленный из устойчивой к щёлочи и кислоте резины.

Эжектором создаётся вакуум в пределах от 280 до 0 мм вод. ст. в 3 узлах устройства. Его величина определяется такими параметрами, как калибр эжектора, расход хлора и питающей эжектор воды, а также её напор. Именно эжектор своим всасывающим эффектом и вызывает движение через хлоратор газообразного хлора и хлорной воды из смесителя в выходной шланг.

Необходимость дезинфекции очищенных сточных вод

Сточные воды, после прохождения механической, химической и биологической очистки, могут содержать в себе болезнетворные микроорганизмы. Поэтому, перед выпуском в водоём, они должны быть обеззаражены.

В полях, осуществляющих почвенные методы очистки (орошения или фильтрации), происходит природная дезинфекция. 99 и более процентов патогенных микробов погибает в их почве, вследствие чего специальных мер по дезинфекции канализационных стоков при таком подходе не требуется.

Сооружения, в которых проводится биологическая очистка искусственная (биофильтры, аэротенки и др.), уничтожают от 91 до 98% опасных для здоровья бактерий. Но существуют и особенно живучие представители патогенной микрофлоры. К примеру, организмы, вроде брюшнотифозной палочки и холерного вибриона, способны выжить в прошедшей весь цикл очистки воде. Они могут выдерживать неблагоприятность условий среды до 4 суток, используя малейшую возможность к размножению.

Способности водоёма к самоочищению для ликвидации таких микроорганизмов бывает недостаточно. Поэтому возникает необходимость в обязательном обеззараживании прошедших искусственную биологическую очистку сточных вод перед спуском их в водоём.

Достаточным считается доведение показателя коли-титра в водах до 0,001. Уничтожать микробы можно любыми методами бактерицидного свойства. Таковыми являются: применение хлора в разных видах (растворённого в воде или иона, входящего в хлорную известь); воздействие излучением ультрафиолетового диапазона, электрическим током (электролиз), озоном (озонирование), ультразвуком.

Хлорирование

Вследствие своей высокой бактерицидной эффективности, дешевизны, простоты реализации и доступности метод дезинфекции прошедших очистку канализационных вод при помощи хлора является самым распространённым. К примеру, он зачастую используется на оконечных КНС, сбрасывающих очищенные стоки в природные водоёмы.

Газообразный хлор и хлорсодержащие вещества образуют в воде хлорноватистую кислоту, разрушающую в клетках бактерий важные для её существования ферменты. Высоким окислительным свойством обладают также сам ион хлора и кислород, высвобождаемый хлором из воды. Наиболее губителен хлор по отношению к возбудителям ряда опасных болезней, таких как брюшной тиф, холера и дизентерия. Однако следует иметь в виду, что существует ряд хлорорезистентных бацилл, которые не поддаются его действию.

Чем больше начальная доза хлора и чем дольше его контакт с водой, тем выше бактерицидный эффект.

Доза хлора – это количество активного элемента в мг/л или г/м³, необходимое для обеззараживания соответствующей единицы объёма сточной жидкости. Её величину определяет не только степень бактериальной заражённости воды. Хлор расходуется также и на химические реакции с минеральными и органическими веществами, содержащимися в ней . Поэтому такой параметр, как хлоропоглощаемость жидкости сильно зависит от её степени очистки. Этот параметр есть величина максимальной введённой в жидкость дозы хлора (мг/л), которая оставляет в ней после 30 минут 0,5-1 мг избыточного хлора.

Расчётная доза элемента по СНиП 2.04.03-85 назначается для воды после очистки:

• механической – 10 г/куб. м;
• механохимической (с эффективностью отстаивания более 70%) и биологической неполной – 5 г/куб. м;
• биологической полной, физико-химической и глубокой – 3 г/куб. м.

Хлорируются воды только после отстаивания, поскольку хлор практически не может проникнуть вглубь крупных частиц, внутри которых могут находиться микроорганизмы.

Хлорирование контролируется посредством проверки по весу фактического расхода реагента и остаточного хлора в воде после времени контакта.

Для целей обеззараживания обычно применяется хлор в виде газа. Из растворимых в воде соединений элемента наиболее часто используется известь хлорная. Его использование допускается на очистных станциях производительностью менее 1000 куб. м в сутки.